EP0725739A1 - Schleifkontaktelement sowie verfahren zur verbindung eines elektrischen anschlussleiters mit einem schleifkontaktelement - Google Patents

Schleifkontaktelement sowie verfahren zur verbindung eines elektrischen anschlussleiters mit einem schleifkontaktelement

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EP0725739A1
EP0725739A1 EP94930198A EP94930198A EP0725739A1 EP 0725739 A1 EP0725739 A1 EP 0725739A1 EP 94930198 A EP94930198 A EP 94930198A EP 94930198 A EP94930198 A EP 94930198A EP 0725739 A1 EP0725739 A1 EP 0725739A1
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EP
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connecting conductor
recess
longitudinal direction
contact element
hose
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    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/18—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using bow-type collectors in contact with trolley wire
    • B60L5/20—Details of contact bow
    • B60L5/205—Details of contact bow with carbon contact members
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    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles

Definitions

  • the invention relates to a sliding contact element, in particular a carbon strip for pantographs or the like. of the type specified in the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a method for connecting a connecting conductor to such a sliding contact element.
  • Slip contact elements in particular contact strips for current collectors, consist of a material that must be electrically conductive on the one hand and the like for the interaction with the contact wire on the other hand. must have the necessary contact and abrasion properties.
  • Common materials for contact strips are coal or graphite, mixtures of coal and metal, in particular copper, and also sintered metal for certain applications.
  • the electrical current drawn off at the contact point with the contact wire must extend over the length of the contact strip to a connection terminal or the like provided at the end of the contact strip. to get redirected.
  • the transmission of high current densities through the material of the contact strip itself can be associated with high losses and a high thermal load on the contact strip. Therefore the The contact strip generally has one or more electrical connecting conductors in the form of wires, strands or the like. provided, which extend over the length of the contact strip and are arranged on the underside of the contact strip or in a recess within the contact strip.
  • the connecting conductor can be pressed with the contact strip, it can be glued to it by an electrically conductive adhesive layer, or a copper layer or the like can be used. be applied galvanically to the contact strip in which the connecting conductor is embedded or with which the connecting conductor is soldered. All of these known fastening and connection methods make relatively complex processing steps necessary in the manufacture of the pantograph.
  • the invention is based on the object of specifying a sliding contact element to which an electrical connecting conductor is fastened in a particularly simple manner, with reliable, large-area contacting which reliably withstands the operating stresses being ensured between the connecting conductor and the material of the sliding contact element is steady.
  • the connecting conductor is pressed with elastic pretension against the wall of the recess accommodating it, thereby ensuring reliable contact, which is also insensitive to operational vibrations.
  • the manufacture of the sliding contact element is particularly simple since it only the insertion of the connecting conductor or the elastomeric element carrying it under pretension into the recess is required, but no additional processing steps such as gluing, soldering, electroplating or pressing are required.
  • FIG. 1 shows a cross section through the contact strip of a pantograph for electric rail vehicles according to a first embodiment.
  • Fig. 2 shows a longitudinal section through the contact strip according to a second embodiment.
  • the actual contact strip 3 is fastened on a carrier 1, which can consist of metal, such as aluminum, or also of plastic, by means of an adhesive layer 5.
  • the contact strip 3 usually consists of coal or a coal-copper mixture.
  • An elongated elastomeric element 7 is arranged in a semicircular groove on the underside of the contact strip 3 and is surrounded on the outside by an electrical conductor 9, preferably in the form of a braid.
  • an electrical conductor 9 preferably in the form of a braid.
  • commercially available shielding hoses can be made of metal braid.
  • the elastomeric element 7 can be tubular and must consist of a material which is resistant to temperature and aging and does not change its elastomeric properties even under prolonged operating stress. Hoses made of silicone rubber have proven to be particularly suitable.
  • the cross section of the elastomeric element 7 is dimensioned such that the transverse dimensions of the elastomeric element, including the connecting conductor 9 mounted thereon, are larger in the relaxed state than the transverse dimensions of the receiving channel formed by the recess in the contact strip 3 and the top of the carrier 1. The restoring force of the elastomeric element therefore presses the connecting conductor, ie the metal braid against the wall of the recess in the contact strip 3 and against the surface of the carrier 1.
  • the elastomeric element 7 with the connecting conductor 9 attached to it is stretched in the longitudinal direction, as a result of which it contracts in the transverse direction.
  • the elastomeric element 7 is inserted with the connecting conductor 9 into the recess of the grinding body 3 and this is then glued to the carrier 1.
  • the application of the longitudinal tensile force to the elastomeric element 7 is terminated, as a result of which its elastic restoring force contracts in the longitudinal direction and expands in the transverse direction in order to generate the contact force for the connecting conductor 9.
  • a helically coiled wire 13 is drawn into a groove-shaped recess 11 of the contact strip 3 glued to the carrier 1 as a connecting conductor.
  • the diameter of the wire helix 13 in the relaxed state is oversized compared to the transverse dimensions of the recess 11.
  • the wire helix 13 is stretched in the longitudinal direction, drawn into the recess 11 in this state and then relaxed, so that it contracts in the longitudinal direction and its windings under tension against one another create the wall of the recess 11.

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Description

Titel : Schleif ontaktelement sowie Verfahren zur Verbin¬ dung eines elektrischen Anschlußleiters mit einem Schleifkontaktelement
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft ein Schleifkontaktelement, insbeson¬ dere eine Kohleleiste für Stromabnehmer od.dgl. von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Verbindung eines An¬ schlußleiters mit einem derartigen Schleifkontaktelement .
Schleifkontaktelemente, insbesondere Schleifleisten für Stromabnehmer, bestehen aus einem Werkstoff, der einerseits elektrisch leitfähig sein muß und andererseits die für das Zusammenwirken mit dem Fahrdraht od.dgl. erforderlichen Kontakt- und Abriebeigenschaften aufweisen muß. Übliche Werkstoffe für Schleifleisten sind Kohle bzw. Graphit, Mi¬ schungen aus Kohle und Metall, insbesondere Kupfer, sowie für bestimmte Anwendungszwecke auch Sintermetall .
Der an der Kontaktstelle mit dem Fahrdraht abgenommene elektrische Strom muß über die Länge der Schleifleiste zu einer am Ende der Schleifleiste vorgesehenen .Anschlußklemme od.dgl. weitergeleitet werden. Die Übertragung hoher Strom¬ dichten durch das Material der Schleifleiste selbst kann mit hohen Verlusten und einer hohen thermischen Belastung der Schleifleiste verbunden sein. Deshalb wird die Schleifleiste in der Regel mit einem oder mehreren elektri¬ schen Anschlußleitern in Form von Drähten, Litzen od.dgl. versehen, die sich über die Länge der Schleifleiste er¬ strecken und an der Unterseite der Schleifleiste oder in einer Ausnehmung innerhalb der Schleifleiste angeordnet sind. Für die Befestigung und elektrische Verbindung des Anschlußleiters mit der Schleifleiste gibt es verschiedene Möglichkeiten, z.B. kann der Anschlußleiter mit der Schleifleiste verpreßt werden, er kann mit ihr durch eine elektrisch leitfähige Klebschicht verklebt sein, oder es kann eine Kupferschicht od.dgl. galvanisch auf die Schleifleiste aufgebracht werden, in welche der Anschlu߬ leiter eingebettet wird oder mit der der Anschlußleiter verlötet wird. Alle diese bekannten Befestigungs- und Ver¬ bindungsverfahren machen relativ aufwendige Bearbeitungs- schritte bei der Herstellung des Stromabnehmers erforder¬ lich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schleifkon¬ taktelement anzugeben, an dem in besonders einfacher Weise ein elektrischer Anschlußleiter befestigt ist, wobei eine sichere, großflächige, den Betriebsbeanspruchungen zuver¬ lässig standhaltende Kontaktgabe zwischen dem Anschlußlei¬ ter und dem Material des Schleifkontaktelementes gewährlei¬ stet ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1 angegebene Kontaktelement und durch das im Anspruch 5 ange¬ gebene Verfahren gelöst. Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung.
Bei dem erfindungsgemäßen Schleifkontaktelement wird der Anschlußleiter mit elastischer Vorspannung gegen die Wan¬ dung der es aufnehmenden Ausnehmung angepreßt, wodurch eine sichere, auch gegen betriebsbedingte Erschütterungen unemp¬ findliche Kontaktgabe gewährleistet ist. Die Herstellung des Schleifkontaktelementes ist besonders einfach, da sie lediglich das Einsetzen des .Anschlußleiters bzw. des ihn tragenden elastomeren Elementes unter Vorspannung in die Ausnehmung erfordert, wobei aber keine zusätzlichen Bearbeitungsschritte wie Kleben, Löten, Galvanisieren oder Verpressen erforderlich sind.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt durch die Schleifleiste eines Stromabnehmers für elektrische Schienenfahrzeuge gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Schleifleiste gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Gemäß Fig. 1 ist auf einem Träger 1, der aus Metall, wie Aluminium, oder auch aus Kunststoff bestehen kann, die ei¬ gentliche Schleifleiste 3 mittels einer Klebeschicht 5 be¬ festigt. Die Schleifleiste 3 besteht üblicherweise aus Kohle oder einer Kohle-Kupfermischung.
In einer halbkreisförmigen Nut an der Unterseite der Schleifleiste 3 ist ein langgestrecktes elastomeres Element 7 angeordnet, das an seiner Außenseite von einem elektri¬ schen Leiter 9, vorzugsweise in Form eines Litzengeflechtes umgeben ist. Es können insbesondere handelsübliche Abschir¬ mungsschläuche aus Metallitzengeflecht sein.
Das elastomere Element 7 kann, wie dargestellt, schlauch- förmig sein und muß aus einem Material bestehen, das te peratur- und alterungsbeständig ist und auch bei länge¬ rer Betriebsbeanspruchung seine elastomeren Eigenschaften nicht ändert . Als besonders geeignet haben sich Schläuche aus Silikonkautschuk erwiesen. Der Querschnitt des elastomeren Elementes 7 ist so bemes¬ sen, daß die Querabmessungen des elastomeren Elementes ein¬ schließlich des darauf angebrachten Anschlußleiters 9 im entspannten Zustand größer sind als die Querabmessungen des von der Ausnehmung der Schleifleiste 3 und der Oberseite des Trägers 1 gebildeten Aufnahmekanals . Das elastomere Element drückt deshalb durch seine Rückstellkraft den An¬ schlußleiter, d.h. das Metallitzengeflecht gegen die Wan¬ dung der Ausnehmung der Schleifleiste 3 und gegen die Ober¬ fläche des Trägers 1 an.
Die Herstellung der Schleifleiste gemäß Fig. 1 erfolgt vor¬ zugsweise in der Weise, daß das elastomere Element 7 mit dem darauf angebrachten Anschlußleiter 9 in Längsrichtung gedehnt wird, wodurch es sich in Querrichtung kontrahiert. Unter Aufrechterhaltung der längsgerichteten Zugkraft wird das elastomere Element 7 mit dem Anschlußleiter 9 in die Ausnehmung des Schleifkörpers 3 eingelegt und dieser dann mit dem Träger 1 verklebt. Nach Aushärten der Klebeverbin¬ dung wird das Anlegen der längsgerichteten Zugkraft auf das elastomere Element 7 beendet, wodurch sich dieses durch seine elastische Rückstellkraft in Längsrichtung kontra¬ hiert und in Querrichtung expandiert, um die Anpreßkraft für den Anschlußleiter 9 zu erzeugen.
Gemäß Fig. 2 ist in eine nutförmige Ausnehmung 11 der auf den Träger 1 aufgeklebten Schleifleiste 3 ein schraubenför¬ mig gewendelter Draht 13 als Anschlußleiter eingezogen. Der Durchmesser der Drahtwendel 13 im entspannten Zustand hat Übermaß gegenüber den Querabmessungen der Ausnehmung 11. Die Drahtwendel 13 wird in Längsrichtung gedehnt, in diesem Zustand in die Ausnehmung 11 eingezogen und dann entspannt, so daß sie in Längsrichtung kontrahiert und ihre Windungen sich unter Vorspannung gegen die Wandung der Ausnehmung 11 anlegen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Elektrisches Kontaktelement, insbesondere Kohleleiste für Stromabnehmer od.dgl., mit einem in einer Ausnehmung des Kontaktelementes eingelagerten und befestigten An¬ schlußleiter, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Anschlußlei¬ ter (9,13) in seiner Längsrichtung elastisch dehnbar und dadurch in Querrichtung elastisch kontrahierbar ausgebildet ist, daß die Querabmessungen des Anschlußleiters (9,13) im entspannten elastischen Zustand Übermaß gegenüber den Quer¬ abmessungen der Ausnehmung (11) aufweisen, und daß der An¬ schlußleiter derart mit elastischer Vorspannung in die Ausnehmung eingesetzt ist, daß er durch seine elastische Rückstellkraft in Querrichtung gegen die Wandung der Aus¬ nehmung angepreßt ist.
2. Elektrisches Kontaktelement nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Anschlußleiter (9) flexibel ausgebildet und an der Außenseite eines elastisch komprimierbaren elastomeren Elementes (7) angeordnet ist, das mit elastischer Vorspannung in die Ausnehmung einge¬ setzt ist und durch seine elastische Rückstellkraft den An¬ schlußleiter (9) gegen die Wandung der Ausnehmung anpreßt.
3. Kontaktelement nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß das elastomere Element (7) ein Schlauch aus elastomerem Material, insbesondere aus Sili¬ kongummi, und der Anschlußleiter (9) ein den Schlauch umge¬ bendes Litzengeflecht ist, daß die Ausnehmung die Form einer langgestreckten Nut hat, und daß der Schlauch mit dem Litzengeflecht in Längsrichtung gedehnt in die Nut einge¬ setzt und durch Entspannung in Längsrichtung mit querge¬ richteter Vorspannung an die Nutwandung anliegt.
4. Kontaktelement nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n - z e i c h n e t , daß der .Anschlußleiter als in Längsrich¬ tung elastisch dehnbare Drahtwendel (13) ausgebildet ist.
5. Verfahren zur Verbindung eines Anschlußleiters mit einem elektrischen Kontaktelement, insbesondere einer Kohleleiste für Stromabnehmer od.dgl., dadurch g e k e n n z e i c h ¬ n e t , daß ein in Längsrichtung elastisch dehnbarer und in Querrichtung elastisch komprimierbarer Anschlußleiter im in Längsrichtung gedehnten Zustand in eine Ausnehmung des Kon¬ taktelementes eingesetzt und dann entspannt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß der Anschlußleiter auf einem ela¬ stisch komprimierbaren elastomeren Element angeordnet und das elastomere Element mit dem Anschlußleiter unter elasti¬ scher Vorspannung in die Ausnehmung des Kontaktelementes eingesetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß als elastomeres Element ein Schlauch aus elastomerem Material, insbesondere aus Silikongummi, und als Anschlußleiter ein den Schlauch umgebendes Litzen¬ geflecht verwendet wird, daß der Schlauch mit dem Litzenge¬ flecht in Längsrichtung gedehnt und dadurch in Querrichtung kontrahiert wird und in gedehntem Zustand in eine nut- oder kanalförmige Ausnehmung des Kontaktelementes eingebracht wird, und anschließend durch Entspannen des Schlauches in Längsrichtung eine quergerichtete elastische Rückstellkraft zum Anpressen des Anschlußleiters an die Wandung der Aus¬ nehmung erzeugt wird.
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